結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)課件-結(jié)晶礦物學(xué)綜述 ppt課件

1、7-1 14種空間格子種空間格子(布拉維格子布拉維格子)C C、在上述二原則下，應(yīng)體積最小。、在上述二原則下，應(yīng)體積最小。1 1、單位平行六面體地劃分、單位平行六面體地劃分單位平行六面體的劃分應(yīng)遵循下列原則：單位平行六面體的劃分應(yīng)遵循下列原則：A A、所選的平行六面體應(yīng)能反映出整個(gè)格子、所選的平行六面體應(yīng)能反映出整個(gè)格子結(jié)點(diǎn)分布所固有的對稱性。結(jié)點(diǎn)分布所固有的對稱性。B B、在上述前提下所選平行六面體棱與棱之、在上述前提下所選平行六面體棱與棱之間直角最多間直角最多第七章第七章 晶體結(jié)構(gòu)的基本特征晶體結(jié)構(gòu)的基本特征23456具具 的平面點(diǎn)陣的平面點(diǎn)陣PL 441單位平行六面體參數(shù)圖解單位平行六面

2、體參數(shù)圖解7-2 晶胞晶胞參數(shù)晶胞參數(shù)a a、b b、c c、 、）晶胞：能充分反映整個(gè)晶體構(gòu)造特征的最基本晶胞：能充分反映整個(gè)晶體構(gòu)造特征的最基本 結(jié)構(gòu)單位。結(jié)構(gòu)單位。晶胞包含兩個(gè)要素：晶胞包含兩個(gè)要素：（1 1晶胞的大小和型式：晶胞的大小和型式： a a、b b、c c、 、（2 2晶胞內(nèi)容：組成晶胞的質(zhì)點(diǎn)及其在晶胞中的晶胞內(nèi)容：組成晶胞的質(zhì)點(diǎn)及其在晶胞中的位置位置 晶胞與單位平行六面體的關(guān)系：晶胞與單位平行六面體的關(guān)系：（1 1晶胞的幾何形狀、大小與對應(yīng)的單位平晶胞的幾何形狀、大小與對應(yīng)的單位平行六面體一致，可由同一組晶格常數(shù)來表行六面體一致，可由同一組晶格常數(shù)來表示。示。（2 2單位平

3、行六面體是由幾何點(diǎn)構(gòu)成，而晶單位平行六面體是由幾何點(diǎn)構(gòu)成，而晶胞是具體的有一定物理化學(xué)屬性的質(zhì)點(diǎn)組胞是具體的有一定物理化學(xué)屬性的質(zhì)點(diǎn)組成。成。o外形對稱與內(nèi)部對稱的關(guān)系外形對稱與內(nèi)部對稱的關(guān)系o晶體外觀的對稱取決于其內(nèi)部構(gòu)造的對稱晶體外觀的對稱取決于其內(nèi)部構(gòu)造的對稱o外部對稱與內(nèi)部對稱的區(qū)別：外部對稱與內(nèi)部對稱的區(qū)別：o外部對稱外部對稱: :宏觀對稱宏觀對稱有限圖形的對稱有限圖形的對稱o內(nèi)部對稱內(nèi)部對稱: :微觀對稱微觀對稱 晶體內(nèi)部構(gòu)造規(guī)律晶體內(nèi)部構(gòu)造規(guī)律 無限圖形無限圖形對稱對稱7-3 晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱要素晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱要素晶體微觀對稱要素：o平移軸：平移軸：o為一直線，沿此直線移動

4、一定的距離，可使為一直線，沿此直線移動一定的距離，可使相等部分重復(fù)。相等部分重復(fù)。o能使圖形復(fù)原的最小平移距離，稱之為平移能使圖形復(fù)原的最小平移距離，稱之為平移軸的移距。軸的移距。o空間格子中任一行列均是平移軸?？臻g格子中任一行列均是平移軸。1221o螺旋軸螺旋軸o為一假想直線，繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度并沿此直為一假想直線，繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度并沿此直線方向平移一定距離，可使相同部分重復(fù)。也可線方向平移一定距離，可使相同部分重復(fù)。也可先平移后旋轉(zhuǎn)。先平移后旋轉(zhuǎn)。螺旋軸根據(jù)其旋轉(zhuǎn)方向可分為左旋、右旋、中性螺旋軸。螺旋軸根據(jù)其旋轉(zhuǎn)方向可分為左旋、右旋、中性螺旋軸。留意：螺旋軸留意：螺旋軸ns的下標(biāo)的下

5、標(biāo)s是以右旋的螺距來標(biāo)定的。是以右旋的螺距來標(biāo)定的。TTT）（321T32o規(guī)定：規(guī)定：o在螺旋軸的符號中，若在螺旋軸的符號中，若s1s1/2ns1/2n者為左旋螺旋軸。者為左旋螺旋軸。例如，例如，3232，4343，6464，6565。o當(dāng)當(dāng)s=1/2ns=1/2n者為中性螺旋軸。例如，者為中性螺旋軸。例如，2121，4242和和6363。7-4空間群1 1、空間群定義、空間群定義 晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中一切對稱要素的組合稱為空晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中一切對稱要素的組合稱為空間群。間群。 共有共有230230種。種。 一個(gè)空間群可看成是由兩部分組成的，一一個(gè)空間群可看成是由兩部分組成的，一部分是晶體結(jié)構(gòu)中所有

6、平移軸的集合，稱為平部分是晶體結(jié)構(gòu)中所有平移軸的集合，稱為平移群；另一部分就是與點(diǎn)群移群；另一部分就是與點(diǎn)群, , 即晶體宏觀對稱即晶體宏觀對稱要素的集合。要素的集合。晶體中可能的平移群有晶體中可能的平移群有1414種種, , 與與1414種布拉維格種布拉維格子類型對應(yīng)子類型對應(yīng)o兩者的區(qū)別兩者的區(qū)別o 對稱型是針對晶體幾何外形，作為有限圖對稱型是針對晶體幾何外形，作為有限圖形，對稱要素中不可能存在平移變換，對稱要素形，對稱要素中不可能存在平移變換，對稱要素只具有方向上的意義，不存在位置的問題，所有只具有方向上的意義，不存在位置的問題，所有對稱要素交于一點(diǎn)，故又稱作點(diǎn)群，共有對稱要素交于一點(diǎn)，

7、故又稱作點(diǎn)群，共有3232種。種。o 空間群是針對晶體結(jié)構(gòu)，它是無限圖形，空間群是針對晶體結(jié)構(gòu)，它是無限圖形，質(zhì)點(diǎn)在空間成周期性排列，故有平移存在，對稱質(zhì)點(diǎn)在空間成周期性排列，故有平移存在，對稱要素在空間成周期性重復(fù)，數(shù)量無限，不僅有方要素在空間成周期性重復(fù)，數(shù)量無限，不僅有方向，而且存在確定的位置，所有對稱要素不交于向，而且存在確定的位置，所有對稱要素不交于一點(diǎn)，稱為空間群，共有一點(diǎn)，稱為空間群，共有230230種。種?？臻g群與對稱型點(diǎn)群之間既有區(qū)別又相互統(tǒng)一空間群與對稱型點(diǎn)群之間既有區(qū)別又相互統(tǒng)一兩者相互統(tǒng)一：兩者相互統(tǒng)一： 晶體外形的對稱是以晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱為晶體外形的對稱是以晶體內(nèi)部

8、結(jié)構(gòu)的對稱為依據(jù)，前者是后者的一種外在表現(xiàn)，兩者相互統(tǒng)依據(jù)，前者是后者的一種外在表現(xiàn)，兩者相互統(tǒng)一。一。3232種對稱型經(jīng)推導(dǎo)可得到種對稱型經(jīng)推導(dǎo)可得到230230種空間群，而種空間群，而230230種空間群又分屬于種空間群又分屬于3232種對稱型。種對稱型。2、空間群的國際符號 空間群的國際符號包括兩個(gè)組成部分：空間群的國際符號包括兩個(gè)組成部分：前面字母前面字母( (大寫斜體大寫斜體P P，C C，I I、F F或或R)R)表示布拉維格子類型表示布拉維格子類型后面與對稱型國際符號相同，只是將其宏觀對稱要素符號后面與對稱型國際符號相同，只是將其宏觀對稱要素符號換上相應(yīng)微觀對稱要素的符號換上相應(yīng)

9、微觀對稱要素的符號格子類型對稱型的國際符號平移格子類型對稱型的國際符號平移q例如：例如：I41I41amdamd空間群的宏觀對稱型為空間群的宏觀對稱型為4 4mmmmmmq體心格子體心格子( (即四方體心格即四方體心格I)I)；q平行平行z z軸方向?yàn)槁菪S軸方向?yàn)槁菪S4l4l，q而且垂直而且垂直Z Z軸有滑移面軸有滑移面a a；q垂直垂直X X軸為對稱面軸為對稱面m m；q垂直垂直X X軸與軸與Y Y軸的角平分線則有滑移面軸的角平分線則有滑移面d d。7-5. 7-5. 等效點(diǎn)系等效點(diǎn)系 等效位置(equivalent positions)：在晶體結(jié)構(gòu)中，能借助于空間群之各個(gè)對稱要素的作用

10、而相互系起來的一組點(diǎn)所分布的空間位置。通常只考慮在一個(gè)單位晶胞范圍內(nèi)的情況，即在單位晶胞中，彼此能對稱重復(fù)的各個(gè)結(jié)構(gòu)位置，構(gòu)成一個(gè)等效位置組;把等效位置抽象成幾何點(diǎn), 該集合便稱為等效點(diǎn)系;晶體結(jié)構(gòu)中的空間群，對應(yīng)于宏觀晶體中的點(diǎn)群；而等效位置組的概念，則相似于單形的概念。 7.6晶格缺陷晶格缺陷 晶格缺陷是指在晶體結(jié)構(gòu)中的晶格缺陷是指在晶體結(jié)構(gòu)中的局部范圍內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)排列偏離了格子構(gòu)局部范圍內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)排列偏離了格子構(gòu)造規(guī)律的現(xiàn)象。造規(guī)律的現(xiàn)象。 在實(shí)際晶體中，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在實(shí)際晶體中，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的熱振動以及受到輻射、應(yīng)力作用等的熱振動以及受到輻射、應(yīng)力作用等原因，而普遍存在著晶格缺陷。原因，而普

11、遍存在著晶格缺陷。l點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷 1 1點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 點(diǎn)缺陷是發(fā)生在一個(gè)或若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)范圍內(nèi)點(diǎn)缺陷是發(fā)生在一個(gè)或若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)范圍內(nèi)所形成的晶格缺陷。最常見的點(diǎn)缺陷表現(xiàn)所形成的晶格缺陷。最常見的點(diǎn)缺陷表現(xiàn)形式有形式有 空位、填隙、替位空位、填隙、替位 2線缺陷線缺陷 線缺陷是指：在晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沿某條線線缺陷是指：在晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沿某條線(行列行列) 周圍局部范圍內(nèi)所產(chǎn)生的晶格缺陷。周圍局部范圍內(nèi)所產(chǎn)生的晶格缺陷。 它的表現(xiàn)形式主要是位錯。它的表現(xiàn)形式主要是位錯。 位錯是指晶體在應(yīng)力作用下，晶格中的一部分沿一定的面網(wǎng)相對于另一部分的局部滑動，滑移與未滑移部分的分界處出

12、現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn)錯亂排列?；婆c未滑移部分的分界線稱為位錯線。 位錯主要有兩種類型：刃位錯和螺旋位錯 3 3面缺陷面缺陷 面缺陷是指沿晶格內(nèi)或晶粒間某些面面缺陷是指沿晶格內(nèi)或晶粒間某些面的的 兩側(cè)局部范圍內(nèi)所出現(xiàn)的晶格缺陷。兩側(cè)局部范圍內(nèi)所出現(xiàn)的晶格缺陷。疇界壁疇界壁在晶體結(jié)構(gòu)中，在晶體結(jié)構(gòu)中，某個(gè)局部區(qū)域與某個(gè)局部區(qū)域與周圍區(qū)域在某種周圍區(qū)域在某種性質(zhì)上存在不連性質(zhì)上存在不連續(xù)現(xiàn)象時(shí)，此區(qū)續(xù)現(xiàn)象時(shí)，此區(qū)域稱為晶疇；相域稱為晶疇；相鄰晶疇之間的界鄰晶疇之間的界面稱為疇界壁。面稱為疇界壁。 晶界晶界 指同種晶體內(nèi)指同種晶體內(nèi)部兩晶格間不相互部兩晶格間不相互平行，而是以一個(gè)平行，而是以一個(gè)小角度相交所形成

13、小角度相交所形成的界面。的界面。8-1. 球體緊密堆積原理球體緊密堆積原理8-2. 配位數(shù)和配位多面體配位數(shù)和配位多面體8-3. 化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型8-4. 晶體結(jié)構(gòu)類型與典型結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)類型與典型結(jié)構(gòu)結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)8-5. 類質(zhì)同象類質(zhì)同象8-6. 同質(zhì)多象同質(zhì)多象8-7. 有序和無序有序和無序8-8. 型變和多型型變和多型晶體化學(xué)晶體化學(xué) 是研究單質(zhì)或化合物中離子、分子或原子是研究單質(zhì)或化合物中離子、分子或原子在晶體內(nèi)的分布規(guī)律，從而闡明化學(xué)成分與晶體結(jié)在晶體內(nèi)的分布規(guī)律，從而闡明化學(xué)成分與晶體結(jié)構(gòu)以及與晶體的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)之間關(guān)系的分構(gòu)以及與晶體的物理性質(zhì)

14、、化學(xué)性質(zhì)之間關(guān)系的分支學(xué)科。支學(xué)科。兩層重復(fù)兩層重復(fù)ABABAB.ABABAB.最緊密堆積面最緊密堆積面00010001）1、等大球體的最緊密堆積 isometric spheriform closest packing三層重復(fù)三層重復(fù) ABCABCABC.ABCABCABC.最緊密堆積面最緊密堆積面111111） 立方最緊密堆積立方最緊密堆積 cubic closest packing立方最緊密堆積立方最緊密堆積(ccp)(ccp)最緊密堆積最緊密堆積 空隙率空隙率25.95%當(dāng)當(dāng)n個(gè)球做最緊密堆積時(shí)個(gè)球做最緊密堆積時(shí)四面體空隙數(shù)四面體空隙數(shù)=2n八面體空隙數(shù)八面體空隙數(shù)=n空隙的類型和數(shù)

15、目空隙分布特點(diǎn)：空隙分布特點(diǎn)：六方堆積中，四面體六方堆積中，四面體四面體；八面體四面體；八面體八面體八面體立方堆積中，四面體立方堆積中，四面體八面體；八面體八面體；八面體四面體四面體四面體空隙四面體空隙八面體空隙八面體空隙2 2、不等大球體的最緊密堆積、不等大球體的最緊密堆積 different spheriform closest different spheriform closest packingpacking陰離子作最緊密堆積陰離子作最緊密堆積陽離子充填其空隙陽離子充填其空隙最緊密堆積原理可適用于許多晶體結(jié)構(gòu)，最緊密堆積原理可適用于許多晶體結(jié)構(gòu)，特別是金屬晶格和離子晶格特別是金屬晶格

16、和離子晶格9-2 配位數(shù)和配位多面體配位數(shù)和配位多面體 配位數(shù)配位數(shù) (coordination number C.N.) 每個(gè)原子或離子周圍與之呈配位關(guān)系的原子每個(gè)原子或離子周圍與之呈配位關(guān)系的原子或異號離子的數(shù)目或異號離子的數(shù)目 配位多面體配位多面體(coordination polyhedron)以任一原子或離子為中心，將其周圍與之呈配位以任一原子或離子為中心，將其周圍與之呈配位關(guān)系的原子或異號離子中心聯(lián)線所形成的幾何圖形關(guān)系的原子或異號離子中心聯(lián)線所形成的幾何圖形 影響配位數(shù)的因素影響配位數(shù)的因素 influence factor of C.N.質(zhì)點(diǎn)的相對大小，堆積的緊密程度及質(zhì)點(diǎn)間質(zhì)

17、點(diǎn)的相對大小，堆積的緊密程度及質(zhì)點(diǎn)間化學(xué)鍵的性質(zhì)化學(xué)鍵的性質(zhì)配位數(shù)由金屬鍵配位數(shù)由金屬鍵 離子鍵離子鍵 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 降低降低 金屬鍵做最緊密堆積時(shí)具最高配位數(shù)金屬鍵做最緊密堆積時(shí)具最高配位數(shù)1212） 典型共價(jià)鍵或以共價(jià)鍵為主的單質(zhì)或化合物都典型共價(jià)鍵或以共價(jià)鍵為主的單質(zhì)或化合物都 具有最低的配位數(shù)具有最低的配位數(shù)CN=3,4)CN=3,4) 離子化合物晶體，配位數(shù)大小主要取決于陰、陽離子化合物晶體，配位數(shù)大小主要取決于陰、陽 離子半徑的比值離子半徑的比值溫度增高溫度增高 配位數(shù)減小配位數(shù)減小壓力增大壓力增大 配位數(shù)增高配位數(shù)增高外因外因rcra=0.414rc陽離子陽離子半徑半徑ra陰離子

18、陰離子半徑半徑離子鍵沒有方向性和飽和性的限制。離子鍵沒有方向性和飽和性的限制。8-3. 8-3. 化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型離子晶格的特點(diǎn)：離子晶格的特點(diǎn)： 離子晶格中，電子皆屬于一定的離子，質(zhì)點(diǎn)間電子密度小，離子晶格中，電子皆屬于一定的離子，質(zhì)點(diǎn)間電子密度小，對光的吸收少，因此，其晶體透明、半透明，但熔化后導(dǎo)電。對光的吸收少，因此，其晶體透明、半透明，但熔化后導(dǎo)電。由于離子鍵的作用力比較強(qiáng)，所以晶體硬度較大。由于離子鍵的作用力比較強(qiáng)，所以晶體硬度較大?；瘜W(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型化學(xué)鍵和

19、晶格類型化學(xué)鍵和晶格類型8-5 類質(zhì)同像類質(zhì)同像 isomorphism1 1 概念概念晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)原子、離子或分子被其他晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)原子、離子或分子被其他類似的質(zhì)點(diǎn)所代替，僅晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，類似的質(zhì)點(diǎn)所代替，僅晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，而結(jié)構(gòu)型式并不改變的這種現(xiàn)象而結(jié)構(gòu)型式并不改變的這種現(xiàn)象MgCO3(Mg,Fe)CO3(Fe,Mg)CO3FeCO3 菱鎂礦 含鐵的菱鎂礦 含鎂的菱鐵礦 菱鐵礦ZnS(Zn,Fe)S Fe Zn26% 2 分類分類 完全的類質(zhì)同像：兩種質(zhì)點(diǎn)可以任意比例相互取完全的類質(zhì)同像：兩種質(zhì)點(diǎn)可以任意比例相互取代代 有限類質(zhì)同像：兩種質(zhì)點(diǎn)的相互代替局限在

20、一個(gè)有限類質(zhì)同像：兩種質(zhì)點(diǎn)的相互代替局限在一個(gè)有限有限 的范圍內(nèi)的范圍內(nèi) 異價(jià)的類質(zhì)同像異價(jià)的類質(zhì)同像 Na+Ca2+ Al3+Na+Ca2+ Al3+Si4+Si4+ 等價(jià)的類質(zhì)同像等價(jià)的類質(zhì)同像 Fe2+Mg2+ Fe2+Zn2+Fe2+Mg2+ Fe2+Zn2+3 影響類質(zhì)同像的因素影響類質(zhì)同像的因素內(nèi)因內(nèi)因 原子和離子半徑原子和離子半徑(r1 - r2 ) 10-15%時(shí)時(shí),完全的類質(zhì)同像完全的類質(zhì)同像r2(r1 - r2 ) 高溫完全類質(zhì)同像高溫完全類質(zhì)同像低溫有限類質(zhì)同像低溫有限類質(zhì)同像30%時(shí)時(shí),高溫有限類質(zhì)同像高溫有限類質(zhì)同像低溫不形成類質(zhì)同像低溫不形成類質(zhì)同像r2異價(jià)類質(zhì)同像

21、的對角線法則電價(jià)平衡為主，半徑差異居次）異價(jià)類質(zhì)同像的對角線法則電價(jià)平衡為主，半徑差異居次）Li 0.076(6) 0.092(8)左上方低價(jià)左上方低價(jià)Na0.102(6) 0.118(8) Mg0.072(6) 0.089(8)Al0.039(4) 0.054(6)K 0.138(6) 0.151(8)Ca0.100(6) 0.112(8)Sc0.075(6) 0.087(8)Ti0.061(6) 0.074(8)右下方高價(jià)右下方高價(jià)Rb0.152(6) 0.161(8)Sr0.118(6) 0.126(8)Y0.090(6) 0.102(8)Zr0.072(6) 0.084(8)Nb0.0

22、64(6) 0.074(8)Mo0.059(6) 0.073(7)Gs0.167(6)0.174(8) Ba0.135(6) 0.142(8)TR0.086-0.103(6)0.098-0.116(8)Hf0.071(6)0.083(8)Ta0.064(6) 0.074(8)W0.060(6)Re0.053(6) 在元素周期表中，從左上方到右下方的對角線方向，離在元素周期表中，從左上方到右下方的對角線方向，離子半徑相近；一般右下方的高價(jià)離子易代替其左上方的低價(jià)子半徑相近；一般右下方的高價(jià)離子易代替其左上方的低價(jià)離子，稱為類質(zhì)同象的對角線法則。離子，稱為類質(zhì)同象的對角線法則。簡單的代替簡單的代替

23、 橄欖石橄欖石 Mg2+Fe2+ Mg2+Fe2+ 成對的代替成對的代替不等量的代替不等量的代替 云母中云母中 2Al3+2Al3+3Mg2+ 3Mg2+ 3Mg2+3Mg2+2Al3+ 2Al3+ 斜長石斜長石 Ca2+Al3 + Na+Si4+磷灰石磷灰石 Ce3+Na+2Ca2+螢石螢石 Ca2+Ca2+Y3+F- Y3+F- 綠柱石綠柱石Li+Cs+Li+Cs+Be2+Be2+ 離子電價(jià)離子電價(jià)不同的方式不同的方式( (如下）如下）總電價(jià)平衡總電價(jià)平衡獨(dú)居石獨(dú)居石 (Ce,La)3+(Ce,La)3+PO43-, PO43-, ，Th4+Th4+SiO44- SiO44- Ca2+ C

24、a2+SO42- SO42- 離子類型和化學(xué)鍵離子類型和化學(xué)鍵離子類型相同，化學(xué)鍵相近離子類型相同，化學(xué)鍵相近Ca2+(0.100nm) Hg2+(0.102nm)Al3+(0.026nm) Si4+(0.039nm) Si-O(0.161nm) Al-O(0.176nm)同一種離子隨著配位環(huán)境的不同，其化學(xué)鍵的性質(zhì)也會同一種離子隨著配位環(huán)境的不同，其化學(xué)鍵的性質(zhì)也會發(fā)生改變。發(fā)生改變。AlCN6(八面體離子鍵性為主八面體離子鍵性為主 Mg2+ ,Fe2+,Fe3+CN4(四面體共價(jià)鍵性為主四面體共價(jià)鍵性為主 Si4+外因外因 溫度增高有利于類質(zhì)同象的產(chǎn)生，而溫度降低則溫度增高有利于類質(zhì)同象的

25、產(chǎn)生，而溫度降低則 將限制類質(zhì)同象的范圍并促使離溶將限制類質(zhì)同象的范圍并促使離溶 (K,Na)AlSi3O8(K,Na)AlSi3O8或或(Na,K)AlSi3O8 (Na,K)AlSi3O8 條紋長石條紋長石 黃銅礦黃銅礦(CuFeS2)(CuFeS2)和黝錫礦和黝錫礦(Cu2FeSnS4) (Cu2FeSnS4) （500500C C） 壓力增大將限制類質(zhì)同象代替的范圍并促使其離溶壓力增大將限制類質(zhì)同象代替的范圍并促使其離溶 壓力增大使配位多面體變形，不利于較大離子置換較小離子壓力增大使配位多面體變形，不利于較大離子置換較小離子 組分濃度滿足礦物組分之間的量比組分濃度滿足礦物組分之間的量比

26、 補(bǔ)償類質(zhì)同像補(bǔ)償類質(zhì)同像8-6 同質(zhì)多像同質(zhì)多像 polymorphism1. 概念概念 同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同的物理化學(xué)條件下，形同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同的物理化學(xué)條件下，形成不同結(jié)構(gòu)的晶體的現(xiàn)象。這些不同結(jié)構(gòu)的晶體，稱成不同結(jié)構(gòu)的晶體的現(xiàn)象。這些不同結(jié)構(gòu)的晶體，稱為該成分的同質(zhì)多象變體。為該成分的同質(zhì)多象變體。 石墨和金剛石結(jié)構(gòu)及物性對比石墨和金剛石結(jié)構(gòu)及物性對比 金剛石金剛石石墨石墨晶系晶系等軸晶系等軸晶系六方晶系六方晶系配位數(shù)配位數(shù)43原子間距原子間距0.154nm層內(nèi)層內(nèi)0.142nm, 層間層間0.340nm鍵性鍵性共價(jià)鍵共價(jià)鍵層內(nèi)共價(jià)鍵，層間分子鍵層內(nèi)共價(jià)鍵，層間分子鍵形

27、狀形狀八面體八面體六方片狀六方片狀顏色顏色無色或淺色無色或淺色黑色黑色透明度透明度透明透明不透明不透明光澤光澤金剛光澤金剛光澤金屬光澤金屬光澤解理解理111中等中等0001完全完全硬度硬度101相對密度相對密度3.552.23導(dǎo)電性導(dǎo)電性不良導(dǎo)體不良導(dǎo)體良導(dǎo)體良導(dǎo)體2 2 同質(zhì)多像變體的轉(zhuǎn)變同質(zhì)多像變體的轉(zhuǎn)變地質(zhì)溫壓計(jì)地質(zhì)溫壓計(jì) 可逆轉(zhuǎn)變可逆轉(zhuǎn)變 - -石英石英- -石英石英 5735735735738708701470147017201720三方晶系三方晶系六方晶系六方晶系六方晶系六方晶系等軸晶系等軸晶系 - -石英石英 - -石英石英 - -鱗石英鱗石英 - -方石英方石英 熔體熔體 不可

28、逆轉(zhuǎn)變不可逆轉(zhuǎn)變 文石文石 方解石方解石 石墨石墨 金剛石金剛石 由于物理化學(xué)條件的改變，使一種同質(zhì)多象變體在固態(tài)由于物理化學(xué)條件的改變，使一種同質(zhì)多象變體在固態(tài)條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N變體的過程，稱為同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變。條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N變體的過程，稱為同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變。8-7 8-7 晶體結(jié)構(gòu)的有序晶體結(jié)構(gòu)的有序無序無序概念概念有序結(jié)構(gòu)有序結(jié)構(gòu)無序結(jié)構(gòu)無序結(jié)構(gòu) 在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中，在可被兩種或幾種不同的原子或離子所在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中，在可被兩種或幾種不同的原子或離子所占據(jù)的某些結(jié)構(gòu)位置上，若不同原子或離子全部選擇性地分占其占據(jù)的某些結(jié)構(gòu)位置上，若不同原子或離子全部選擇性地分占其中在結(jié)構(gòu)上和能量上不等價(jià)的兩種位

29、置而作規(guī)則分布中在結(jié)構(gòu)上和能量上不等價(jià)的兩種位置而作規(guī)則分布( (占位幾率不占位幾率不等等) )，則該結(jié)構(gòu)被稱為，則該結(jié)構(gòu)被稱為 完全有序完全有序( (也稱超結(jié)構(gòu)也稱超結(jié)構(gòu)) )；若不同原子或離；若不同原子或離子在其結(jié)構(gòu)中全都隨機(jī)分布子在其結(jié)構(gòu)中全都隨機(jī)分布( (占位幾率相等占位幾率相等) )，則該結(jié)構(gòu)被稱為完，則該結(jié)構(gòu)被稱為完全無序。全無序。長程有序與短程有序長程有序與短程有序長程有序：晶體結(jié)構(gòu)整體性有序現(xiàn)象。長程有序：晶體結(jié)構(gòu)整體性有序現(xiàn)象。短程有序：晶體結(jié)構(gòu)中局部性有序現(xiàn)象。短程有序：晶體結(jié)構(gòu)中局部性有序現(xiàn)象。 在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的幾個(gè)至幾十個(gè)在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的幾個(gè)至幾十個(gè)nmnm的局部區(qū)域的局部

30、區(qū)域( (晶疇晶疇) )內(nèi)，質(zhì)內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)呈有序分布，而晶疇與晶疇之間可以是無序分布。點(diǎn)呈有序分布，而晶疇與晶疇之間可以是無序分布。部分有序，有序度部分有序，有序度 在完全有序與無序之間，存在著過渡狀態(tài)，即部分有序：在完全有序與無序之間，存在著過渡狀態(tài)，即部分有序：部分質(zhì)點(diǎn)占據(jù)特定位置，另一部分質(zhì)點(diǎn)則是在任意的位置上。部分質(zhì)點(diǎn)占據(jù)特定位置，另一部分質(zhì)點(diǎn)則是在任意的位置上。S= 0 1S= 0 1（完全無序）（完全無序） （完全有序）（完全有序）研究方法：晶體研究方法：晶體X X射線衍射、紅外光譜、電子衍射、光學(xué)性質(zhì)射線衍射、紅外光譜、電子衍射、光學(xué)性質(zhì)或透射電或透射電 子顯微鏡子顯微鏡S=p-r1

31、-rp p：某種質(zhì)點(diǎn)獨(dú)自占據(jù)某種位置的百分?jǐn)?shù)：某種質(zhì)點(diǎn)獨(dú)自占據(jù)某種位置的百分?jǐn)?shù)r r：該種質(zhì)點(diǎn)在整個(gè)體系中所占百分?jǐn)?shù)。：該種質(zhì)點(diǎn)在整個(gè)體系中所占百分?jǐn)?shù)。8-8 型變和多型型變和多型Mg-Co-Zn-Fe-Mn-Ca-Sr-Ba-Pb 方解石型方解石型 C.N.=6 文石型結(jié)文石型結(jié)構(gòu)構(gòu)C.N.=9 三方晶系三方晶系 斜方晶系斜方晶系 概念：化學(xué)式屬于同一類型的化合物中，隨著化學(xué)成分概念：化學(xué)式屬于同一類型的化合物中，隨著化學(xué)成分的規(guī)律變化，而引起的晶體結(jié)構(gòu)型式的明顯變化的現(xiàn)象稱為的規(guī)律變化，而引起的晶體結(jié)構(gòu)型式的明顯變化的現(xiàn)象稱為型變型變(晶變晶變)景象。景象。一個(gè)典型的例子發(fā)生在二價(jià)陽離子無

32、水碳酸鹽礦物中。一個(gè)典型的例子發(fā)生在二價(jià)陽離子無水碳酸鹽礦物中。 結(jié)構(gòu)通式：結(jié)構(gòu)通式：A2+(CO3)1. 型變晶變）型變晶變）（1半徑小于半徑小于 Ca2+ （0.1nm的離子的離子Mg2+, Co2+, Zn2+, Fe2+, Mn2+ ，分別形成菱鎂礦，菱鈷礦，菱鋅礦，菱鐵礦，菱錳，分別形成菱鎂礦，菱鈷礦，菱鋅礦，菱鐵礦，菱錳礦呈方解石結(jié)構(gòu)礦呈方解石結(jié)構(gòu) (R-3c)。一個(gè)類質(zhì)同象系列。一個(gè)類質(zhì)同象系列。 白云石不一樣：白云石不一樣： CaMgCO32 （R-3）（2半徑大于半徑大于 Ca2+ （0.1nm的離子的離子Ba2+, Sr2+, Pb2+ ，分別，分別形成碳酸鋇礦，碳酸鍶礦，

33、白鉛礦。呈文石型結(jié)構(gòu)形成碳酸鋇礦，碳酸鍶礦，白鉛礦。呈文石型結(jié)構(gòu) (Pmcn)。一個(gè)類質(zhì)同象系列。一個(gè)類質(zhì)同象系列。（3半徑為半徑為0.1nm 的的Ca2+ 離子既可以形成方解石結(jié)構(gòu)，也可以離子既可以形成方解石結(jié)構(gòu)，也可以形成文石型結(jié)構(gòu)。一個(gè)同質(zhì)多象系列。形成文石型結(jié)構(gòu)。一個(gè)同質(zhì)多象系列。 這種同類型化合物，由于成分與結(jié)構(gòu)有規(guī)律的變化系列稱為型這種同類型化合物，由于成分與結(jié)構(gòu)有規(guī)律的變化系列稱為型變晶變系列。變晶變系列。 礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì) 礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì) 礦物的磁性礦物的磁性 礦物的電學(xué)性質(zhì)礦物的電學(xué)性質(zhì) 礦物的其它物理性質(zhì)礦物的其它物理性質(zhì)第九章第九章 礦物的物理性

34、質(zhì)礦物的物理性質(zhì)一、礦物的光學(xué)性質(zhì)一、礦物的光學(xué)性質(zhì)1 1、礦物的顏色、礦物的顏色定義：對光選擇性吸收的結(jié)果定義：對光選擇性吸收的結(jié)果可見光可見光 390760nm，其間波長由長至短依其間波長由長至短依次顯示紅、橙、黃、次顯示紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等色，綠、青、藍(lán)、紫等色，它們的混合色為白色它們的混合色為白色白白電磁波譜電磁波譜一、礦物的光學(xué)性質(zhì)一、礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)效應(yīng)礦物的光學(xué)效應(yīng)反射、吸收、透射反射、吸收、透射 礦物對光全部吸收時(shí)，礦物呈黑色礦物對光全部吸收時(shí)，礦物呈黑色 對所有波長的色光均勻吸收，礦物呈不同程度的灰色對所有波長的色光均勻吸收，礦物呈不同程度的灰色 基本上都不吸

35、收則為無色或白色基本上都不吸收則為無色或白色 選擇吸收某些波長的色光，礦物呈現(xiàn)吸收色光的互補(bǔ)色選擇吸收某些波長的色光，礦物呈現(xiàn)吸收色光的互補(bǔ)色礦物顏色的類型礦物顏色的類型 自色、它色、假色自色、它色、假色 自色是指礦物本身固有的成分、結(jié)構(gòu)所決自色是指礦物本身固有的成分、結(jié)構(gòu)所決定的顏色。自色定的顏色。自色 對礦物鑒定有著重要的意義。對礦物鑒定有著重要的意義。 它色是由雜質(zhì)、氣液包裹體所引起的顏色它色是由雜質(zhì)、氣液包裹體所引起的顏色 假色是因物理光學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生的顏色假色是因物理光學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生的顏色 礦物顏色的類型礦物顏色的類型-自色自色 體色、表色體色、表色體色：物體內(nèi)部所表現(xiàn)出來的顏色。當(dāng)白光

36、透入礦物達(dá)一定體色：物體內(nèi)部所表現(xiàn)出來的顏色。當(dāng)白光透入礦物達(dá)一定 深度，且在此過程中選擇吸收不同波長的色光而呈現(xiàn)深度，且在此過程中選擇吸收不同波長的色光而呈現(xiàn) 出其互補(bǔ)色，為礦物所固有的顏色，如橄欖石吸收紫出其互補(bǔ)色，為礦物所固有的顏色，如橄欖石吸收紫 光而呈橄欖綠色光而呈橄欖綠色表色：即反射色，只有物體的反射光所呈現(xiàn)的顏色，不透表色：即反射色，只有物體的反射光所呈現(xiàn)的顏色，不透 明礦物因吸收非常強(qiáng)，因而表現(xiàn)的都是表面色。明礦物因吸收非常強(qiáng)，因而表現(xiàn)的都是表面色。反射光是礦物表層對透射光吸收后的再輻射，而且某個(gè)波反射光是礦物表層對透射光吸收后的再輻射，而且某個(gè)波長范圍內(nèi)的色光吸收的越多再輻射

37、時(shí)它們的強(qiáng)度也越大，長范圍內(nèi)的色光吸收的越多再輻射時(shí)它們的強(qiáng)度也越大，從而使礦物呈現(xiàn)相應(yīng)的表面色。所以，表面色表現(xiàn)為與被從而使礦物呈現(xiàn)相應(yīng)的表面色。所以，表面色表現(xiàn)為與被吸收色光一致的顏色，而非補(bǔ)色。吸收色光一致的顏色，而非補(bǔ)色。2他色：他色：礦物因含外來帶色的雜質(zhì)、氣液包裹體等所引起的顏色。礦物因含外來帶色的雜質(zhì)、氣液包裹體等所引起的顏色。留意：留意：少數(shù)礦物因晶格缺陷如色心而引起。大部分堿金屬和堿土金少數(shù)礦物因晶格缺陷如色心而引起。大部分堿金屬和堿土金屬的化合物的呈色主要與色心屬的化合物的呈色主要與色心(最常見最常見F心心)有關(guān)。如螢石的紫有關(guān)。如螢石的紫色等。色等。3假色：假色： 由物理

38、光學(xué)效應(yīng)所引起的顏色，是自然光照射在礦物表面或進(jìn)入由物理光學(xué)效應(yīng)所引起的顏色，是自然光照射在礦物表面或進(jìn)入到礦物內(nèi)部所產(chǎn)生的干涉、衍射、散射等而引起的顏色到礦物內(nèi)部所產(chǎn)生的干涉、衍射、散射等而引起的顏色 錆色：錆色：某些不透明礦物的表面氧化薄膜引起反射光的干涉作用而使礦物某些不透明礦物的表面氧化薄膜引起反射光的干涉作用而使礦物表面呈現(xiàn)斑駁陸離的彩色。表面呈現(xiàn)斑駁陸離的彩色。 暈色：暈色：某些透明礦物內(nèi)部一系列平行密集的解理面或裂隙面對光連續(xù)反某些透明礦物內(nèi)部一系列平行密集的解理面或裂隙面對光連續(xù)反射，引起光的干涉，從而使礦物表面常出現(xiàn)如同水面上的油射，引起光的干涉，從而使礦物表面常出現(xiàn)如同水面

39、上的油膜所形成的彩虹般的色帶。膜所形成的彩虹般的色帶。 變彩：變彩：某些透明礦物，因內(nèi)部存在許多厚度與可見光波長相當(dāng)?shù)奈⒓?xì)葉某些透明礦物，因內(nèi)部存在許多厚度與可見光波長相當(dāng)?shù)奈⒓?xì)葉片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，引起光的衍射、干涉作用，導(dǎo)致其不均勻片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，引起光的衍射、干涉作用，導(dǎo)致其不均勻分布的各種顏色會隨觀察方向的不同而發(fā)生變換。分布的各種顏色會隨觀察方向的不同而發(fā)生變換。乳光：乳光：某些礦物中見到的一種類似于蛋清般略帶柔和淡藍(lán)色調(diào)的某些礦物中見到的一種類似于蛋清般略帶柔和淡藍(lán)色調(diào)的 乳乳白色浮光。白色浮光。這是由于礦物內(nèi)部含有許多遠(yuǎn)比可見光波長為小的其他礦物或膠這是由于礦物內(nèi)部含有許多遠(yuǎn)比可見光

40、波長為小的其他礦物或膠體微粒，使入射光發(fā)生漫反射所致。體微粒，使入射光發(fā)生漫反射所致。 礦物的條痕是指礦物粉末的顏色礦物的條痕是指礦物粉末的顏色一般是將礦物在白色無釉瓷板上刻劃后，觀察其留下的粉一般是將礦物在白色無釉瓷板上刻劃后，觀察其留下的粉末顏色。礦物的條痕可以消除假色、減弱他色，因而比礦物顏末顏色。礦物的條痕可以消除假色、減弱他色，因而比礦物顏色更穩(wěn)定色更穩(wěn)定應(yīng)用對象：有色礦物應(yīng)用對象：有色礦物 低硬度礦物硬度低硬度礦物硬度25%。呈拋光金屬般的光澤。呈拋光金屬般的光澤。礦物具金屬色，條痕呈黑色或金屬色，不透明。礦物具金屬色，條痕呈黑色或金屬色，不透明。 半金屬光澤半金屬光澤 R=25-

41、19%。呈未刨光金屬般的光澤。呈未刨光金屬般的光澤。礦物呈金屬色，條痕為棕色、褐色等深彩色，不透明半透明。礦物呈金屬色，條痕為棕色、褐色等深彩色，不透明半透明。金剛光澤金剛光澤 R=19-10%。如同金剛石般的光澤。如同金剛石般的光澤。顏色和條痕均呈淺色顏色和條痕均呈淺色(如淺黃、桔紅、淺綠等如淺黃、桔紅、淺綠等)、白色或無色，半、白色或無色，半透明透明。透明透明。 玻璃光澤玻璃光澤 R=10-4%。如同玻璃般的光澤。如同玻璃般的光澤。礦物為無色、白色或淺色，條痕呈無色或白色，透明。礦物為無色、白色或淺色，條痕呈無色或白色，透明。 礦物光澤的分級礦物光澤的分級金屬光澤金屬光澤半金屬光澤半金屬光

42、澤金剛光澤金剛光澤玻璃光澤玻璃光澤1油脂光澤：油脂光澤： 某些解理不發(fā)育的淺色透明礦物的不平坦某些解理不發(fā)育的淺色透明礦物的不平坦斷口上呈現(xiàn)的似油脂般的光澤。斷口上呈現(xiàn)的似油脂般的光澤。2樹脂光澤：樹脂光澤：某些具金剛光澤的黃、褐或棕色透明礦物某些具金剛光澤的黃、褐或棕色透明礦物的不平坦斷口上的似松香般的光澤。的不平坦斷口上的似松香般的光澤。3瀝青光澤：瀝青光澤： 解理不發(fā)育的半透明或不透明黑色礦物的解理不發(fā)育的半透明或不透明黑色礦物的不平坦斷口上烏亮瀝青狀光澤。不平坦斷口上烏亮瀝青狀光澤。4珍珠光澤：珍珠光澤：淺色透明礦物的極完全解理面上的如珍珠淺色透明礦物的極完全解理面上的如珍珠表面或蚌殼

43、內(nèi)壁柔和而多彩的光澤。表面或蚌殼內(nèi)壁柔和而多彩的光澤。礦物不平坦的表面或礦物集合礦物不平坦的表面或礦物集合體的表面上的特殊變異光澤：體的表面上的特殊變異光澤：5絲絹光澤：絲絹光澤：具玻璃光澤的無色或淺色透明礦物的纖維狀集合體表面常呈蠶具玻璃光澤的無色或淺色透明礦物的纖維狀集合體表面常呈蠶絲或絲織品狀的光亮。絲或絲織品狀的光亮。6蠟狀光澤：蠟狀光澤：某些透明礦物的隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)致密塊體上的似蠟燭表面的光某些透明礦物的隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)致密塊體上的似蠟燭表面的光澤。澤。7土狀光澤：土狀光澤：呈土狀、粉末狀或疏松多孔狀集合體的礦物表面如土塊般暗淡呈土狀、粉末狀或疏松多孔狀集合體的礦物表面如土塊般暗淡無光

44、。無光。5、礦物的發(fā)光性、礦物的發(fā)光性發(fā)光性是指物體受外加能量激發(fā)，能明顯地發(fā)出可見光發(fā)光性是指物體受外加能量激發(fā)，能明顯地發(fā)出可見光熒光：發(fā)光體一旦停止受激，發(fā)光現(xiàn)象立即消失。持續(xù)發(fā)光熒光：發(fā)光體一旦停止受激，發(fā)光現(xiàn)象立即消失。持續(xù)發(fā)光時(shí)間時(shí)間10-810-8秒。秒。磷光：發(fā)光體停止激發(fā)，仍持續(xù)發(fā)光。持續(xù)時(shí)間磷光：發(fā)光體停止激發(fā)，仍持續(xù)發(fā)光。持續(xù)時(shí)間10-810-8秒。秒。激發(fā)源主要有：紫外光、陰極射線、激發(fā)源主要有：紫外光、陰極射線、X射線、射線、 射線和高速射線和高速質(zhì)子流等各種高能輻射，以及加熱、摩擦、可見紫光等。質(zhì)子流等各種高能輻射，以及加熱、摩擦、可見紫光等。 留意：留意：礦物的發(fā)

45、光性與晶格中存在微量雜質(zhì)元素及因雜質(zhì)而產(chǎn)生的礦物的發(fā)光性與晶格中存在微量雜質(zhì)元素及因雜質(zhì)而產(chǎn)生的晶格缺陷有關(guān)。晶格缺陷有關(guān)。二二 礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)1 1、礦物的解理、裂理和斷口、礦物的解理、裂理和斷口 定義：礦物受外力敲打、擠壓等作用后，沿著一定義：礦物受外力敲打、擠壓等作用后，沿著一 定的結(jié)晶方向發(fā)生破裂，形成一系列光滑平面的性質(zhì)。定的結(jié)晶方向發(fā)生破裂，形成一系列光滑平面的性質(zhì)。 解理產(chǎn)生的原因 解理是由礦物的晶體結(jié)構(gòu)決定的解理是由礦物的晶體結(jié)構(gòu)決定的 解理產(chǎn)生在面網(wǎng)間化學(xué)鍵力最弱的方向解理產(chǎn)生在面網(wǎng)間化學(xué)鍵力最弱的方向礦物的解理礦物的解理A 解理面一般平行于解理面一般平行于面網(wǎng)

46、密度最大的面網(wǎng)面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)B 平行于由異號離子組平行于由異號離子組成的電性中和的面網(wǎng)成的電性中和的面網(wǎng)C 當(dāng)相鄰面網(wǎng)為同號離子的當(dāng)相鄰面網(wǎng)為同號離子的面網(wǎng)時(shí)，其間易產(chǎn)生解理面網(wǎng)時(shí)，其間易產(chǎn)生解理D 平行于化學(xué)鍵力平行于化學(xué)鍵力最強(qiáng)的方向最強(qiáng)的方向根據(jù)解理產(chǎn)生的難易程度，可將礦物的解理分成根據(jù)解理產(chǎn)生的難易程度，可將礦物的解理分成五個(gè)等級：五個(gè)等級：A 極完全解理極完全解理 礦物在外力作用下極易裂成薄片。礦物在外力作用下極易裂成薄片。解理面光滑、平整。很難發(fā)生斷口。如云母、石解理面光滑、平整。很難發(fā)生斷口。如云母、石墨、輝鉬礦等；墨、輝鉬礦等；B 完全解理完全解理 礦物在外力作用下，很容易

47、沿解理方礦物在外力作用下，很容易沿解理方向裂成平面但不成薄片）。解理面平滑。如方向裂成平面但不成薄片）。解理面平滑。如方解石、方鉛礦、螢石等；解石、方鉛礦、螢石等；C 中等解理中等解理 礦物在外力作用下，產(chǎn)生明顯的解理，礦物在外力作用下，產(chǎn)生明顯的解理，但解理面不太連續(xù)和光滑，有斷口。如白鎢礦等；但解理面不太連續(xù)和光滑，有斷口。如白鎢礦等；D 不完全解理不完全解理 礦物在外力作用下，不易裂出解理礦物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面小而不平整，易出現(xiàn)斷口。如磷灰石面，解理面小而不平整，易出現(xiàn)斷口。如磷灰石0001及及1010解理；解理；E 極不完全解理極不完全解理 礦物受外力作用后，極難出現(xiàn)

48、解礦物受外力作用后，極難出現(xiàn)解理，多形成斷口，一般稱為無解理。如石英、黃理，多形成斷口，一般稱為無解理。如石英、黃鐵礦。鐵礦。 解理的分級解理的表示單形符號解理既體現(xiàn)出晶體的異向性解理既體現(xiàn)出晶體的異向性又體現(xiàn)出晶體的對稱性又體現(xiàn)出晶體的對稱性闡闡明明 只有晶質(zhì)礦物才有解理只有晶質(zhì)礦物才有解理 不同種的礦物，其解理發(fā)不同種的礦物，其解理發(fā) 育程度不同育程度不同 無論完整與否，無論大小無論完整與否，無論大小 如何，同種礦物具相同的如何，同種礦物具相同的 解理解理解理解理面網(wǎng)，性質(zhì)相同的面網(wǎng)面網(wǎng)，性質(zhì)相同的面網(wǎng) 產(chǎn)生相同的解理產(chǎn)生相同的解理性質(zhì)相同的一組面網(wǎng)性質(zhì)相同的一組面網(wǎng)單形單形Why ?礦物

49、斷口的形狀主要有下列幾種：礦物斷口的形狀主要有下列幾種：貝殼狀斷口貝殼狀斷口 呈圓形的光滑曲面，面上常出現(xiàn)不規(guī)則的呈圓形的光滑曲面，面上常出現(xiàn)不規(guī)則的 同心條紋，形似貝殼狀。如石英和玻璃質(zhì)體同心條紋，形似貝殼狀。如石英和玻璃質(zhì)體鋸齒狀斷口鋸齒狀斷口 呈尖銳的鋸齒狀。呈尖銳的鋸齒狀。 延展性很強(qiáng)的礦物具有此種斷口，如自然銅延展性很強(qiáng)的礦物具有此種斷口，如自然銅參差狀斷口參差狀斷口 參差不齊、粗糙不平。參差不齊、粗糙不平。 大多數(shù)礦物具有此種斷口。如磷灰石；大多數(shù)礦物具有此種斷口。如磷灰石；土狀斷口土狀斷口 土狀礦物顯此斷口，如高嶺石土狀礦物顯此斷口，如高嶺石礦物的斷口礦物的斷口礦物受外力作用，在

50、任意方向破裂所形成的凹凸不平的斷面礦物受外力作用，在任意方向破裂所形成的凹凸不平的斷面 斷口在晶體或非晶體礦物上均可發(fā)生斷口在晶體或非晶體礦物上均可發(fā)生 斷口可用來作為鑒定礦物的一種輔助特征斷口可用來作為鑒定礦物的一種輔助特征礦物的裂理礦物的裂理定義：礦物在外力作用下沿一定結(jié)晶方向裂開的性質(zhì)定義：礦物在外力作用下沿一定結(jié)晶方向裂開的性質(zhì) 沿某一種面網(wǎng)存在有他種成分的細(xì)微包裹體，或者是固沿某一種面網(wǎng)存在有他種成分的細(xì)微包裹體，或者是固 溶體離溶物溶體離溶物產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因 沿著雙晶接合面特別是聚片雙晶的接合面發(fā)生沿著雙晶接合面特別是聚片雙晶的接合面發(fā)生礦物解理與裂理的區(qū)別礦物解理與裂理的區(qū)別

51、解理解理晶質(zhì)礦物的固有特性，同種礦物具有相同解理晶質(zhì)礦物的固有特性，同種礦物具有相同解理裂理裂理礦物的非固有特性，同種礦物并非都具有裂理，礦物的非固有特性，同種礦物并非都具有裂理， 但若產(chǎn)生裂理，必在相同的方向上但若產(chǎn)生裂理，必在相同的方向上 2、 礦物的硬度礦物的硬度小于指甲（小于指甲（2.55.5)(5.5)簡單硬度計(jì)簡單硬度計(jì) 影響礦物硬度大小的因素影響礦物硬度大小的因素定義：硬度是指礦物抵抗外來刻劃、壓入或研磨定義：硬度是指礦物抵抗外來刻劃、壓入或研磨 等機(jī)械作用的能力等機(jī)械作用的能力分類：分類： 絕對硬度計(jì)絕對硬度計(jì)摩氏硬度計(jì)刻劃硬度）摩氏硬度計(jì)刻劃硬度）滑石滑石 石膏石膏 方解石方

52、解石 螢石螢石 磷灰石磷灰石 正長石正長石 石英石英 黃玉黃玉 剛玉剛玉 金剛石金剛石化學(xué)鍵化學(xué)鍵 原子半徑與電價(jià)原子半徑與電價(jià) 緊密堆積程度緊密堆積程度三、三、 礦物的密度和相對密度礦物的密度和相對密度礦物的密度：是指礦物單位體積的質(zhì)量，單位礦物的密度：是指礦物單位體積的質(zhì)量，單位g/cm3g/cm3相對密度：礦物在空氣中的重量與相對密度：礦物在空氣中的重量與44時(shí)同體積水的時(shí)同體積水的 質(zhì)量之比質(zhì)量之比密度的分級：密度的分級： 輕級輕級 相對密度小于相對密度小于2.52.5 中級中級 相對密度相對密度由由2.5-42.5-4 重級重級 相對密度相對密度大于大于4 4影響礦物相對密度的因素影

53、響礦物相對密度的因素化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)元素原子量大小元素原子量大小 離子電價(jià)與半徑離子電價(jià)與半徑 最緊密堆積程度最緊密堆積程度第九章第九章 礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分一、地殼的化學(xué)成分一、地殼的化學(xué)成分豐度：各種元素在地殼中的平均含量豐度：各種元素在地殼中的平均含量質(zhì)量克拉克值：地殼中化學(xué)元素平均含量質(zhì)量克拉克值：地殼中化學(xué)元素平均含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為克拉克值或質(zhì)量克拉克的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱為克拉克值或質(zhì)量克拉克值。值。原子克拉克值：各種元素的原子在地殼中原子克拉克值：各種元素的原子在地殼中所有元素的總原子數(shù)中所占百分?jǐn)?shù)。所有元素的總原子數(shù)中所占百分?jǐn)?shù)。二、元素的離子類型二、元素

54、的離子類型1.惰性氣體型離子惰性氣體型離子2. 銅型離子銅型離子3. 過渡型離子過渡型離子三、三、 礦物的化學(xué)成分類型礦物的化學(xué)成分類型mineral chemistry component typemineral chemistry component type化學(xué)化學(xué)組成組成特點(diǎn)特點(diǎn)單質(zhì)單質(zhì)化合物化合物簡單化合物由一種陽離子和一種陰離子組成復(fù)化合物由兩種以上的陽離子和同種陰離子或絡(luò)陰離子組成單鹽化合物單鹽化合物由一種陽離子和一種絡(luò)陰由一種陽離子和一種絡(luò)陰離子酸根組成離子酸根組成由一種元素的原由一種元素的原子組成的礦物子組成的礦物四、膠體礦物及其特征四、膠體礦物及其特征 colloid mi

55、neral and its characters膠膠體體細(xì)細(xì)分分散散系系非晶質(zhì)無規(guī)則幾何外形可變性和復(fù)雜性極大比表面積帶電荷選擇性吸附膠體的特點(diǎn)膠體的特點(diǎn)膠體礦物的特點(diǎn)膠體礦物的特點(diǎn)膠體膠體膠體礦物形成膠體礦物形成 海濱地帶和巖石風(fēng)化殼中海濱地帶和巖石風(fēng)化殼中 膠體及膠體礦物的特點(diǎn)膠體及膠體礦物的特點(diǎn)礦物礦物/ /巖石巖石風(fēng)化風(fēng)化膠體溶液膠體溶液凝聚凝聚蒸發(fā)蒸發(fā)/ /中和中和膠體礦物膠體礦物五、水在礦物中的存在形式五、水在礦物中的存在形式existence form of aquifer existence form of aquifer in mineralin mineral根據(jù)水是否參加

56、礦物晶格而把水分為三類根據(jù)水是否參加礦物晶格而把水分為三類不參加礦物晶格的水：吸附水不參加礦物晶格的水：吸附水參加礦物晶格的水：結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水參加礦物晶格的水：結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水過渡類型的水：層間水和沸石水過渡類型的水：層間水和沸石水中性水，不帶電荷，不進(jìn)入礦物晶中性水，不帶電荷，不進(jìn)入礦物晶體結(jié)構(gòu)，存在于礦物的表面、裂隙中，體結(jié)構(gòu)，存在于礦物的表面、裂隙中，失水溫度很低失水溫度很低0-110之間）。含量不之間）。含量不固定，隨環(huán)境溫度和濕度而變，不計(jì)入固定，隨環(huán)境溫度和濕度而變，不計(jì)入化學(xué)式化學(xué)式(膠體水除外膠體水除外) 。吸附水的存在不影。吸附水的存在不影響礦物的結(jié)構(gòu)。響礦物的結(jié)構(gòu)。 吸附水吸

57、附水 以中性水分子的形式存在于晶體結(jié)構(gòu)中，有固定的以中性水分子的形式存在于晶體結(jié)構(gòu)中，有固定的位置和配位數(shù)，有固定的含量，失水溫度高位置和配位數(shù)，有固定的含量，失水溫度高(110-(110-230)230)，失水后不再獲得，并影響礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。，失水后不再獲得，并影響礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 結(jié)晶水多出現(xiàn)于具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物結(jié)晶水多出現(xiàn)于具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物中，有一個(gè)或幾個(gè)固定的脫水溫度。中，有一個(gè)或幾個(gè)固定的脫水溫度。Cu(H2O)5SO4 Cu(H2O)5SO4 Cu(H2O)3SO4 Cu(H2O)3SO4 Cu(H2O)SO4Cu(H2O)SO4 CuSO4 CuS

58、O4 膽礬膽礬( (三斜三斜) ) 三水膽礬三水膽礬( (單斜單斜) ) 潑水膽礬潑水膽礬( (單斜單斜) ) 銅錠石斜方）銅錠石斜方）30C100C400C結(jié)晶水結(jié)晶水結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水 以以H+, H3O+, (OH)-形式存在于晶體結(jié)構(gòu)中。形式存在于晶體結(jié)構(gòu)中。有固定的位置和確定的含量比有固定的位置和確定的含量比 ，失水溫度高，失水溫度高(500,600-1200)，失水后，很難重新得到。失水后，失水后，很難重新得到。失水后，離子發(fā)生重新排列，變?yōu)榱硪环N礦物。礦物中結(jié)構(gòu)離子發(fā)生重新排列，變?yōu)榱硪环N礦物。礦物中結(jié)構(gòu)水的作用：水的作用：（1平衡晶體中多余的電荷平衡晶體中多余的電荷（2充填結(jié)構(gòu)空隙充

59、填結(jié)構(gòu)空隙 高嶺石高嶺石 Al4Si4O10(OH)8 層間水和沸石水層間水和沸石水 以中性水分子的形式存在于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元以中性水分子的形式存在于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)單元層之間層間水或架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽沸石族礦物結(jié)構(gòu)層之間層間水或架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽沸石族礦物結(jié)構(gòu)的孔隙和空洞中沸石水）。參與晶格但含量與吸附的孔隙和空洞中沸石水）。參與晶格但含量與吸附陽離子的種類以及環(huán)境的溫度和濕度有關(guān)，介于結(jié)晶陽離子的種類以及環(huán)境的溫度和濕度有關(guān)，介于結(jié)晶水和吸附水之間。水和吸附水之間。 有一定的配位數(shù)，失水后，礦物結(jié)構(gòu)基本不變，有一定的配位數(shù)，失水后，礦物結(jié)構(gòu)基本不變，只是礦物的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生一些變化，失水溫度低，

60、只是礦物的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生一些變化，失水溫度低，失水后可以重新獲得。失水后可以重新獲得。 礦物中水的存在形式礦物中水的存在形式( (一一) ) 礦物化學(xué)式的表示方法礦物化學(xué)式的表示方法 1. 實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式 (experimental formula) 如如: 白云母白云母K2O3Al2O36SiO22H2O不反映礦物中各組分的相互關(guān)系，只表示組分種類和數(shù)量不反映礦物中各組分的相互關(guān)系，只表示組分種類和數(shù)量比比表示有什么。表示有什么。2. 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式(structural formula)晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式 如如: 白云母白云母 KAl2(Si3Al)O10(OH)2可以表示：種類數(shù)量比晶格